延續了各大公司對飛行汽車的研發熱情,豐田近期又公佈了一項相關專利——帶有車輪旋翼的雙模態車輛(Dual-Mode Vehicle with Wheel Rotors),其中有幾個值得稱讚甚至借鑒的亮點。本文對該專利整體方案進行簡單翻譯,並對各設計的優缺點和可行性做簡要梳理。
整體上,該專利的地面模態方案採用基於輪轂電機的四輪獨立驅動,並通過轉速差動實現轉向,可變角度的機臂和懸掛機構能夠適應高速(降低車身高度以增強穩定性和降低阻力)和低速(提高車身高度以提升視野)行駛;飛行模態方案則為四旋翼佈局,旋翼在地面模態中依靠彈簧等機構摺疊入車輪,飛行模態則展開,可變角度的機臂此時則可以根據車身質量分配調整機臂角度。具體方案如下:
圖1-3分別是地面模態下的三視圖。很明顯,地面行駛依靠四個車輪102完成,每個車輪都裝備有輪轂電機,轉向則依靠左右輪轉速差動實現。輪轂電機的電力則由機身100內部的電池、燃氣輪機發電機或燃料電池等設備提供。輪轂電機方案除了減輕重量、降低能耗之外,還對車輪/旋翼復用有好處,因為四個車輪轉速可以單獨控制,旋翼就不需要變槳距了(在控制裕度允許的情況下)。
四個車輪通過機臂104連接至中央支點106,進而連接到車身100,機臂104和中央支點106的連接處安裝有可變角度的懸掛系統,其中懸掛系統的作用是過濾地面帶來的顛簸和衝擊,變角度機構的作用則是完成地面到飛行模態的轉換,以及在飛行模態中調整動力分配角度。機身100下方則裝備有四個穩定器110,其作用是在模態轉換和起飛降落過程中支撐機身100。